JPH09504921A - 形状寸法が可変な電磁式変換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 導体パターンが絶縁層（２８）上に配置されている導電層（１０）を有する、形状寸法が可変な変換器のダイアフラム。導体の周りの電磁界を生成するために使用される磁石が、絶縁層（２８）内に形成されるか、ダイアフラム（２０）を支持するフレーム（１４）の一部として形成される。代替的に、フレーム（１４）は、ダイアフラム（１０）の周りの静電界を生成するコンデンサの極板として機能するように構成される。

Description

【発明の詳細な説明】 形状寸法が可変な電磁式変換器 発明の背景 本発明は電磁式変換器に関し、特に形状寸法が可変且つ非特定的な電磁式変換 器に関する。 現在のレコーデング技術は、後の時間に捕獲し、記憶し、再生するべき音楽演 奏のフルダイナミックレンジを可能にする。もはや深遠な技術ではなく、消費者 はステレオテレビジョン、コンパクトディスク及びディジタルテープの形式でこ れらのレコーディング革命への益々増大するアクセスを楽しんできている。しか しながら、これらの改良されたレコーディング及び伝達技術は、音声を電気的・ ディジタル信号として表すものと人間の耳に感受可能な機械的振動との間の伝達 を行うことにおける既存の技術がもっている欠点を目立たせる。さらに、最近の 装置の小型化及び携帯可能性は、音声再生技術に関してさらに要求が追加される 。電気的信号と機械的振動との間の音の伝達は、改良された忠実度のみならず、 閉空間の限界内で実現しなければならない。 電気的信号の機械的な可聴エネルギーへの変換は、膜を振動させるための起電 力の使用を含む。起電力の大きさ及び／又は方向が変化すると、膜が刺激されて 、音として感受可能な機械的振動を生成する。起電力の大きさ、移動要素までの 力の距離、及び移動要素の寸法及び応答性はすべて、対応する技術の特定の音響 装置のダイナミックレンジと歪み特性に影響を与える。コーンスピーカ、リボン スピーカ及びプレーナマグネティックスピーカといった、以前の技術は、起電力 の原点と振動要素との間の関係を規定する固定され且つディスティンクトな形状 寸法であるという不利益を被る。これらの固定された形状寸法は所与の再生技術 に関する周波数応答、性能 特性、コスト、及び小型化の可能性に関する様々な限界を与える。 例えば、コーンスピーカは、典型的には紙で作られた振動コーン要素の後方に 配置された大きい永久磁石を含む。コーンスピーカは増幅器から電子的音声信号 を取り出してそれを磁界に変換する。この磁界は永久磁石の磁界と相互作用をし て、コーン又はダイアフラムを前後に押したり引いたりする力を生ぜしめて空気 を振動させて音を生成する。 コーンスピーカは高い指向性の音声という点で有利であるが、コーンの周波数 応答は振動要素又はコーンの寸法により限定されている。したがって、個々のコ ーンスピーカはオーディオスペクトクルの全体にわたって効率的に音声を再生す ることはできず、そのスペクトルを適切にカバーするためには異なる寸法の幾つ かのコーンが要求される。さらに、磁石に対するコーンの幾何学的関係は一方向 のみの動作しか可能にしない。コーンスピーカは永久磁石によって前方に押され 、次いで素早くもとに戻される。この元に戻る運動は電気信号を誘導し、その電 気信号はスピーカケーブルを経て増幅器に送られる。極端な場合、リスナーはこ れらの戻り信号を歪みとして聴く。コーンスピーカの予め定められた形状はまた 、一定の面積を費し、且つ、スピーカが配置され得る位置を限定する。紙のコー ンはさらに、スピーカが配置され得る環境を制限する。 他のスピーカの設計は、プレーナマグネティックスピーカ及びリボンスピーカ を含む。プレーナマグネティックスピーカはフラットで、ボイスコイルに取り付 けられ、且つ金属フレーム内に堅固に保持された薄いフィルムダイアフラムから なっている。このフレームの前の上には、有孔材料の大きなシートがあり、その シートには垂直に整列されたストリップ磁石の列が固定されている。コイルはこ うして定常磁界内で吊るされている。コイルは、音楽信号に同期し て磁界内で前後に運動して、ダイアフラムを振動させて音を生成する。 振動ダイアフラムの永久磁石に対する幾何学的関係は又、プレーナマグネティ ックスピーカの性能に限定を加える。例えば、プレーナマグネティックスピーカ はプッシュプル装置ではない。ダイアフラムが刺激されると、対向する磁界内に 駆動されてその最適位置から外れる。その結果、歪み及び濁った音が得られる。 これらのスピーカは又、それらをリニアに駆動することがず、したがってダイナ ミックレンジは不満足なものである。 プレーナマグネティックスピーカのこの固定形状寸法は又、様々な製造上及び コスト上の困難性を与える。また、部分的には磁石のダイアフラムからの距離の ために、このようなスピーカのアセンブリに用いられる磁石は、比較的強力な所 望磁界を生成するためには、典型的には極めて大きい。この特性のために、磁石 をスピーカフレーム内に組み立てることが特に困難になる。フレーム内に一旦配 置されると、その磁石は通常はその場に確保される。しかしながら、ダイアフラ ムの対向する側の上に配置された磁石の間の充分に強力な吸引力は、スピーカの 組立中に磁石をその確保位置からしばしば離れさせることがある。離れた磁石は 次いでダイアフラムを通して加速されてそのダイアフラムを破り、完全にスピー カを破壊する。鉄を含む支持フレームは、大きくて強力な磁石を扱い、そのフレ ーム内に確保することの困難性をつのらせる。要求された大きいフレーム及び磁 石はまた、家庭用及び／又はポータブルな電子装置における使用のための装置の 小型化を妨げる。 リポンスピーカは、通常は波形のアルミニュームの一片で形成される導電性材 料の長くて狭いストリップを含む。このストリップの両端はオーディオ増幅器に 接続され、そのストリップが磁界内で吊 り下がるようにフレームに物理的に固定されている。オーディオ信号がフォイル を通過すると、ストリップは磁界内で運動し音を生成する。 リボンスピーカは低周波の音を再生しない。低周波において音を再生させるた めには、対向する磁石はそれらの磁石がもはやリボン領域全体に充分な磁界を及 ぼさないようになるまで離れるように移動させなければならない。リボンドライ バはしたがって、振動要素と起電力との間の既存の幾何学的関係により限定され る。 他の技術は、起電力の要素として、磁力の代わりに静電気力を利用する。その ような設計の一つは静電形スピーカである。静電形スピーカはステータと称され る２枚の荷電プレートの間の堅固なフレーム内に吊り下げられたダイアフラムを 含んでいる。静電形スピーカにおいては、増幅器がオーディオ情報を表す連続的 に変化するＡＣ電圧を生成すると、２枚のステータ上の電荷は対応して変化する 。したがって、一定電荷ダイアフラムは、２枚のステータの極性が変化すると、 その２枚のステータに対する吸引力及び反発力が変化する。 静電形スピーカもやはり、起電力と振動要素との間の固定の幾何学的関係によ り限定を受ける。大部分の静電形スピーカはアーキングする傾向がある。アーキ ングは誘電体破壊が生じて電気的スパークが一つのステータとダイアフラムとの 間で飛び、ダイアフラム内の微細な穴を焼く、ストレス状態である。時間が長い と、アーキングはスピーカを破壊する。 発明の要旨 本発明による変換器は以前の従来の設計におけるよりも移動要素に対する起電 力をより一体的に形成する。磁石を移動要素に一体化 することは、逆二乗則に対する最高の影響と結合を可能にする。磁界とダイアフ ラムは統合されたコンポーネントなので、コイルは常に磁界内の最良位置に最適 に存在する。本発明においては、磁石と移動要素との一体化により、真の、プッ シュプルで、バイポーラな放射用変換器が可能になる。信号がプッシュ及び／又 はプルの何れの方向にも最適に処理され且つ変換されるので、従来技術の装置に 内在するフィードバック及び他の歪みは誘起されにくい。本発明の変換器は様々 な形状及び寸法に自由に形成することができる。変換器の形状を自由に形成でき ることにより、変換器を以前は利用できなかった形状寸法及び形態内に配置でき るようになる。例えば、本発明の変換器は、既存のコンポーネント又は他の障害 物の周りに適合するように形づくることができる。 本発明の一実施例によれは、変換器がその中で動作する磁界を生成するための 磁石は、移動要素それ自体の中に配置してもよい。この方法で、磁石のための大 きい支持構造は不要になり、それにより、変換器の形状寸法を可変にでき、変換 器の価格を低下させ、及び組立の複雑性を除去し、小型化を可能にする。さらに 、磁石は磁束の所望の場を生成するために大きくする必要はない。変換器は、各 々が絶縁層により分離されたコイルと磁石の多数の層を有していてもよい。 本発明の他の実施例によれば、要素内のボイスコイルはそれら自体が磁化され ていてもよい。この形態では、変換器において磁石のコンポーネントを追加する 必要はなくなる。それにより、製造能力における改良及び変換器の効率がさらに 達成される。 本発明のさらに他の実施例によれば、磁化の影響はダイアフラムを支持するフ レームに一体形成される。フレームは、そのフレームの上の部分が第１の電荷を 持ち、フレームの下の部分が第２の電荷 を持つように荷電されている。この構造はやはり、支持構造に対応する固定形状 寸法に関連する分離した磁石のコンポーネント、及び関連する従来技術の装置の 配置及び性能を限定する組立の複雑性を不要にする。 本発明のさらに他の実施例によれば、荷電フレーム構造は絶縁層内に磁石を有 する構造と結合される。この構造は、その中でダイアフラムが動作できるより効 率的な磁界を提供しながら、フレームの寸法、重量、及び価格をさらに減少させ る。 本発明のさらに他の実施例によれば、磁化されたフレームの上部及び下部はコ ンデンサの正及び負の極板として機能する。この方法で、本発明のダイアフラム は静電界内で動作する。本発明においては、典型的な静電スピーカのギャップは なくなり、アーキングは減少する。 本発明の追加の実施例によれば、変換器の形状を自由にできることにより、変 換器を、中心に点源として磁石を有する球状に形成できる。この結果の構造は、 点源と等距離影響素子を有する理想的スピーカである。 ここに開示された電磁的変換器は又、導体の上に追加の絶縁材料層を含んでい る。この層は導体を酸化又は他の環境損傷から保護し、それにより変換器が、高 湿度又は腐食性の環境といった、より広い環境範囲で動作できるようにする。絶 縁層は又、導体に対する磨耗のような機械的損傷から保護し、導体パターン内の 回路が開くのを防止する。絶縁層の追加の層は又、導体が磁石アセンブリ又は変 換器の他の導通部分と接触するのを防止し、短絡の可能性を減少させ、ショック を受ける可能性をなくする。 絶縁層は又、マルチ層を備えており、ダイアフラムの共振周波数を制御するた めに異なる材料で製造される。ダイアフラムの異なる 領域は異なる共振周波数を有して周波数応答ピークを無くするように構成される 。同様にして、絶縁層は、適当な温度係数を持つ絶縁材料を選択することにより 、ダイアフラム上の外気温度の変化の影響を最小化するために用いることができ る。 図面の簡単な説明 図１は本発明の実施例により構成された変換器の分解組立図であり、 図２Ａは本発明の実施例により構成されたダイアフラムの断面であり、 図２Ｂは図２Ａのダイアフラムを含み、本発明により構成された変換器の拡大 図であり、 図３は本発明の実施例によるダイアフラム上の導体パターンを示し、 図４は本発明の実施例により導体の単一信号源への接続を示し、 図５は本発明の他の実施例により構成されたダイアフラムの断面であり、 図６Ａは本発明の他の実施例による多数の導体層を有するダイアフラムを示し 、 図６Ｂは本発明の他の実施例による多数の磁化された導体層を有するダイアフ ラムを示し、 図７は本発明の実施例により一組の永久磁石を含んで構成された変換器の分解 組立図であり、 図８は本発明の実施例により変換器のフレーム内に磁気粉を包み込むためのプ ラスティック包囲体の図であり、 図９は容量バンクの放電により荷電された磁化フレームの図であり、 図１０Ａは電磁界として作用するフレームの使用を示す図であり、 図１０Ｂは本発明の実施例により構成された一体形磁石を持つフレームの側端 面図であり、 図１０Ｃは静電界として作用するフレームの使用を示す図であり、 図１０Ｄは本発明の実施例により構成された発泡スチロールブロックを含む静 電形スピーカの側面図であり、 図１１は本発明の他の実施例による多数の変換器を有するスピーカシステムの 図であり、 図１２Ａは磁石列を通してダイアフラムが編み込まれている変換器のさらに他 の実施例の端面を示し、 図１２Ｂは本発明の実施例により一連の磁石柱の間に配置された一連の個々の ダイアフラムを備える変換器の端面を示し、 図１３は図１２Ａ及び１２Ｂの教示により構成された変換器の斜視図であり、 図１４Ａは円錐として形成された図１３の変換器のある領域の拡大図であり、 図１４Ｂは本発明の他の実施例によりコーンとして形成された本発明のダイア フラムの図であり、 図１４Ｃは図１４Ｂのダイアフラムの側面図であり、 図１４Ｄは本発明の実施例により凸形コーンとして形成された変換器の側面図 であり、 図１５Ａは本発明の実施例により構成された不規則形状の変換器の上面図であ り、 図１５Ｂはプレーナ変換器として構成された場合の図１５Ａの変換器の側面図 であり、 図１５Ｃは本発明の実施例により複雑な形状を有するように構成された図１５ Ａの変換器の側面図であり、 図１６は本発明の実施例により自動車のサンバイザに一体化されて形成された 変換器を示し、 図１７Ａは本発明の実施例によりオーディオコンポーネントに一体化されて形 成された形状寸法が可変な変換器を示し、 図１７Ｂは図１７Ａの変換器の側断面図を示し、 図１８Ａは本発明の実施例により球体として構成された変換器を示し、 図１８Ｂは本発明の実施例により真のポイントソース装置として構成された球 体変換器を示し、そして 図１９は上記変換器の任意のものを構成するために有益な方法のフローチャー トである。 好ましい実施例の記載 図１は本発明の一実施例により構成された電磁式変換器１０の分解組立図であ る。図１の基本的なコンポーネントの各々は以下にさらに詳細に記載する。変換 器１０は、必要所望であれば非鉄材料で構成することができる支持部材又はフレ ーム１４を含んでいる。ファイバグラス及びプラスティックは、フレーム１４を 構成するために好適な２つの例の材料である。図１の分解組立図において、フレ ーム１４は２つの半体、１４ａ及び１４ｂで構成されて示されている。フレーム の各半体１４ａ及び１４ｂは、ラウドスピーカとして使用される場合は音声が変 換器から放出されるようにし、マイクロフォンとして使用される場合は音声エネ ルギーが変換器１０を振動させるようにするサウンドホール又は開口領域１６を 含んでいる。一連のボルト１８又は他の適切な締結部材が使用されて２つのフレ ームの半体１４ａ及び１４ｂを互いに締結する。オプションとして、フレームは この分野の公知の技術を用いて互いに接着してもよい。図１の実施例においては 、フレーム１４はいかなる永久磁石も支持しておらず、したがって、従来のフレ ーム要素よりもより軽く、より経済的で、より小型化に適応可能である。装置の フラットな形状は又、フラット・スクリーン・テレビジョン及び他の商品におけ る装置の使用を可能にする。 フレームの半体１４ａ及び１４ｂに挟まれているのは、ダイアフラム２０であ る。ダイアフラム２０は矩形の形状で示されているが、ダイアフラム２０は円、 楕円、その他の任意の形状でよい。以下に記載するように、ダイアフラム２０は フラットである必要はなく、凹又は凸の形状でもよい。図１において、ダイアフ ラム２０はしなやかな電気的絶縁材料の第１シート２４を備えている。この材料 は、例えば、キャプトン(Kapton)、マイラ(Mylar)、又は紙でよい。シート２４ の上に横たわっているのは一連のボイスコイル２６であり、以下では電気的導電 層２６とも称する。導電層２６は又、変換器１０がその中で動作する電磁界を発 生するための磁化された材料を含んでいる。導電層２６の構成は以下に詳細に記 載する。やはり柔軟で、しなやかな電気的絶縁材料の絶縁層２８が導電体２６の 上に横たわっている。層２８はフィルム又はコーティングにより形成される。導 電層２６はこうして要素から遮蔽され、ダイアフラムのどの外部の上にも横たわ らない。オプションとして、絶縁層２８は省略してもよい。 動作において、本発明の変換器は電磁界又は静電界内にダイアフラムを配置す ることにより動作する。電流が導体を流れると、磁界及び静電界の両方が各導体 の周りに発生する。これらの場は、その中でダイアフラム２０が吊られている電 磁界又は静電界と相互作用 をし、この結果、導電層２６を流れる電流の方向及び大きさに依存して、ダイア フラム２０を変換器１０の前方又は後方のいずれかに変位させる力が得られる。 ダイアフラム２０の機械的変位は周囲の空気を移動させて、導電層２６に印加さ れた電気的信号に対応する音響信号を生成し、その結果、変換器１０がラウドス ピーカとして働く。より小型の変換器１０は、ヘッドフォン、補聴器、又はアン テナ及び他の小型電子コンポーネントにおいて使用可能である。 構造的に変形することなく、本発明の変換器は又、周囲の空気からの音響又は 他の振動により生じるダイアフラム２０の変位に基づいて、電気的信号を発生す ることができ、それによりマイクロフォン又はアンテナとして変換器を使用する ことが可能になる。この場合、電磁界又は静電界内での導電層２６の運動により 導電層内を流れる電流が誘起される。議論を簡単にするために、電気的入力信号 がダイアフラム２０の変位を生ずる場合の動作モードのみを記載するが、変換器 １０及びここに記載する変換器は、例えば、マイクロフォン又はアンテナに使用 されるような電気的信号を生成するためにも使用されることを覚えておくべきで ある。 変換器の効率の最適化は、ダイアフラム２０の所望の機械的行程を生ずるため の導電層２６内の電流変動が最小ですむように、充分な大きさの磁界又は静電界 を与えることによりなされ得る。最適化は、例えば、磁石の強さを増大して強力 な磁界を得るか又は磁石のダイアフラムに対する近傍を変化させることにより、 影響され得る。従来の装置においては、大きくて固定の磁石のために、磁気アセ ンブリを支持するための頑丈なフレームハードウエアを必要とした。強力磁石は やはり前述したように組立及び変換器の配置における困難性をもたらす。磁石を 含むフレーム構造はさらに、導電要素に対して磁石を接近させることに制限を与 え、且つ装置の周波数応答 及び性能に影響を与えるか固定化する。さらに、従来のコーンの固定形状寸法、 リボン、プレーナ、及びリボン装置はこれらの装置の性能特性及び物理的配置に 制限を加える。 本発明により、図１の変換器は、電磁界を発生させるために用いられる永久磁 石がダイアフラム２０に一体化されて含まれるように構成されている。この構成 の技術はフレーム１４の寸法、重量及びコストを最小化する。本発明の変換器の 構成はしたがって、スピーカ及びマイクロフォンの要素をさらに小型化すること を可能にする。さらに、振動要素から離れて固定された別個の形状寸法関係に配 置された電動要素を有するという性能上の束縛を除去することにより、本発明の 構成は従来の設計よりも変換器の電磁的効率を向上させる。電動要素と振動要素 とを一体化することにより、逆二乗則に対する最高度の影響及び密着性を可能に する。したがって、磁界とダイアフラムが一体化されたコンポーネントなので、 本発明のボイスコイルは常に磁界内の最良の可能位置に最適に存在する。本発明 においては、磁気要素と移動要素の一体化により真のプッシュプル・バイポーラ ・放射変換器の構成が可能になる。信号は最適に処理されプッシュ又はプルの方 向のいずれかに変換されるので、従来技術の装置に内在していたフィードバック 及び他の歪みが誘起されることは困難である。 図２Ａ及び図５は、本発明の様々な実施例により構成される一体形磁石を有す るダイアフラム２０の断面を示す。図２Ａにおいて、ベース層２４は最も下にあ る層である。層２４はデラウエアのＥ．Ｉ．デュポン・ドゥ・ネマース・アンド ・コーポレーション(E.I.Dupont de Nemours & Co．of Delaware)により製造さ れたマイラのような、１ミリメートルの厚さの薄膜フィルムポリエステルで構成 され得る。材料の異なる厚さ及び他の薄い柔軟なフィルムを使用し てもよい。オプションとして、層２４及び２８を含む任意のダイアフラム層のた めに、紙、タイベック(tyvek)、及び他の紙製品を使用することができる。紙を ベースにした層はポリイミドフィルムよりもコストの節約となる。ダイアフラム 層は多孔性又は非多孔性のいずれでもよい。耐水性材料の使用は、本発明の変換 器を水面下又は海での応用に使用可能にする。層２４内の材料の厚さ又は材料の タイプを変換器２０を横切って変化させることは、変換器２０の周波数応答を変 化させるために使用することができる。変換器２０が室温以外で使用される場合 は、ベース層の材料はそれにしたがって所与の動作環境のための熱膨張の適切な 係数を持つように選択すればよい。例えば、自動車のサンバイザのような高温環 境における動作のために、熱膨張の比較的類似の係数の材料が選ばれる。図２Ｂ は変換器２０の一部として含まれる図２Ａのダイアフラムを示す。 ベース層２４の上には、ボイスコイルとして作用する導電層２６が配置されて いる。導電層２６はライトゲージワイヤ(light gauge wires)から作ることがで きる。導電層２６は又バリウムフェライトで作ることもできる。導電層２６は周 囲の絶縁層の一つにワイヤをプリントするかメッキをすることにより、又は絶縁 層の一つの上に金属コーティングをラミネート又は蒸着し、次いで導電体が不要 な領域からエッチング（又は類似のプロセス）により金属を除去することにより 、形成できる。 本発明の一実施例においては、導電性インクが用いられる。プリントコイル回 路の作成方法は、第１に所望のプリント回路のパターンを含む印刷用スクリーン 又はステンシルを作成するという工程を備えている。そのスクリーンは次いでス クリーンプリンタにおいて用いられて、静電的コピーに用いられるものと類似の 熱／圧カラミネーションを用いて基板層２４上にプリント回路の多数のコピーを 印刷する。層２４の基板は、上記のようにマイラに加えてエポキシ、ポリイミド 、フェノール又は他の熱可塑性ラミネートを備えている。理想的には、その基板 材料はインク内の接着剤と互換可能で、良好且つ強力な接着ボンドを生成する。 プタント基板は加温されて溶剤を蒸発させる。溶剤が完全に乾燥すると、その 回路は接着剤の硬化温度にまで加熱されてシステムを完全に硬化させる。最終硬 化温度を越えることなくプリント回路を急速に加熱するために蒸気のリフローが 用いられる。多重加熱段のオーブンを使用して、制御された方法でインクを乾燥 させ、硬化させ次いで冷却し、ガス抜けによるピンホールを最小化し、厳しい温 度変化による損傷をなくし、そして完全な硬化を達成する。この同じ温度以下で の硬化後の加熱も又用いられてインクの最終硬化と最適な接着を達成してもよい 。 硬化されたインクの上に、非電動性の熱可塑性樹脂の薄い層をスクリーン又は ステンシルのプリンタを用いて加えることができる。加えられた層はパターン化 されて、絶縁材料で被覆されていないで残るバイア（vias）又は通路を可能にす る。この層を硬化した後、導電性インクの第２の層が絶縁層の上にプリントされ る。バイア又は通路は次いで上側の層と下側の層の間の電気的相互接続を可能に する。このようにして、２層プリント回路が作られる。このプロセスは次いで多 数回路繰り返されて複数の層を含むプリント回路を作る。通常の可撓性プリント 回路におけるのと同様に、半田マスクが最終導電層上に加えられる。 導電層のための１つ以上の電気的導体を生成する他の方法も又使用できる。例 えば、本発明の一つの好ましい実施例においては、ミズリー州、セントルイス、 リンドバーグ、800N．のモンサント・コーポレーション(Monsanto Corporation) により開発されたレクサル (Lexal)として知られているインク蒸着プロセスが用いられる。さらに、クルツ ハスティングス(Kurtz Hastings)からのカラートーン(Colortone)のようなアル ミ化されたマイラを用いる金属除去方法を採用して絶縁層の一つ、例えば、層２ ４と導体を形成することができる。所望の導体パターンの陰極からなるパターン が、静電コピー機又はレーザプリンタのいずれかを用いて紙のシート上にプリン トされる。紙のそのパターンを持つ側は次いでマイラのアルミ化された側に対向 して配置され、両者は、静電コピー機又はレーザプリンタ上で見られるものと類 似の熱及び圧カヒューザを通して走行する。このプロセスはパターンが高温なの で、陰極パターンへのアルミニュームボンディングをもたらす。紙とマイラが分 離されると、所望の導体パターンがマイラ上に残る。 図３はダイアフラム２０の導電層２６の構成をより詳細に示す。図３に示すよ うに、導体２６は分離した複数のコイル４０で形成されている。電圧が端子４１ と４２の間に印加されると、コイル領域４３内の電流の垂直方向が領域４４内を 流れる電流の垂直方向と反対の方向となるように電流が流れる。コイル４０の長 さは水平導体領域４５及び４６が磁気層により生成される主要磁束界の外側にな るようになっている。 コイル内の垂直導線の数は導体の幅に依存している。より小さい導線幅はその 領域内のより多くの導線の配置を可能にし、その結果によりコイルのインピーダ ンスが増大する。本発明の一実施例においては、コイル幅はコイルの間隔とほぼ 等しい。他の幅を使用することが可能である。 図３に見られるように、各コイルは２つの端子４１及び４２を有している。図 ４はこれらのコイルを互いに且つ信号源に接続する一つの可能な方法を示してい る。両サイドプリンタ回路カード４９は 一方の側の上に導電トレース５０及び５１と、カード４９の導電トレース５０及 び５１と反対側の上に、接点４１及び４２への電気的接続を与えるメッキしたス ルーホール５２及び５３とを含んでいる。接点５３はコイル端子４７に対して押 圧され、接点５２はコイル端子４８に対して押圧されて、必要な電気的接続を与 える。トレース５０及び５１のパターンに依存して、コイルは直列に、並列に、 又は他の任意の直列−並列配置で接続できる。スイッチのような構成手段を使用 して異なる直列−並列構成を選択することができ、ユーザは変換器のインピーダ ンスを変更してアナログ／ディジタル信号源又は他の信号源に整合するようにす ることが可能になる。 図２Ａの導電層２６の上にはオプションの第２の絶縁層５６が配置されている 。絶縁層５６はやはり、好ましくは薄いプラスティックフィルムで構成されてい るが、紙をベースにした材料で構成してもよい。好ましくは、層５６はやはりイ ー・アイ・デュポン(E.I.Dupont)により製造されたキャプトンＨ(Kapton H)で形 成されている。マイラ及びキャプトン材料の自然の吸引力のために、これら２つ の層を互いに接着させるための接着剤又は他の手段は不要である。オプションと して、絶縁層は印刷又はスプレイされてもよい。 層５６の上には磁化材料５８の層が形成されている。磁化層５８は一般の任意 の磁化材料で構成されている。磁化材料はスプレイされ、注入され、又は層５６ に張り付けられる他のものでよい。本発明の好ましい実施例においては、層５８ はニッケル又はネオジウム又はそれらの混合物のうちの一つを備えている。その 材料はダイアフラム２０に組み込む前に磁化されてもよく、オプションとしてス ピーカ構造の完成時に磁化されてもよい。本発明の一実施例においては、材料の 磁気領域の中心間の間隔は非磁気領域の中心間の間隔に一致している。オプショ ンとして、磁気領域の中心間の間隔はコ イル領域２６の中心間の間隔に一致している。 層５８の上には、外側絶縁層２８がある。層２８はやはり薄膜の紙、プラステ ィック又は他のコーティングで形成されている。例えば、層２８はマイラで形成 されてキャプトンで作られた下に横たわる絶縁層５６に自然に接着する。オプシ ョンとして、層２８及び／又は５６はプリントされ又はスプレイされる。層２４ 、５６及び２８のための材料は、ダイアフラム２０の最大行程での破壊を防止す るのに充分な厚さを持つことが好ましい。しかしながら、その材料が充分に柔軟 ではなく又はしなやかでない場合は、所望のダイアフラム２０の変位を生じるた めには強力な入力信号が必要であり、この結果スピーカの効率が低くなる。 図５はダイアフラム２０の他の実施例を示す。図５の実施例においては、別々 の磁気及び導電層はなくなり、絶縁層２４及び２８の間に挟まれた単一の層６０ に結合されている。その単一の導電層はニッケル、ネオジウム、又はアルミニュ ーム・ニッケル合金又は銅・ニッケル合金といった複合物で形成されている。層 ６０の残留磁気は、導体を流れる電流により形成される場と相互作用をする磁界 を形成して、電磁界を決定する。動作において、前述の実施例のボイスコイル２ ６と同じ仕方で電圧が層６０に印加される。電流と磁界との相互作用によりダイ アフラム２０の変位が生じて音声を生成する。図５のダイアフラムを含む変換器 の拡大図は図１に示した。 図６Ａ及び６Ｂは、対向する磁石と多数の導電層をダイアフラム内に有する変 換器ダイアフラムの構成のために、図２及び図５により教示される技術が如何に して採用されるかを示している。図６Ａのダイアフラムは図２Ａの構造を繰り返 すことにより構成される。図６Ａにおいて、磁石１００及び１０２の交番層は異 なるＮ−Ｓ配置方向を有して、磁石の向かい合う一組を形成している。図６Ｂに おいて、図５の導電層と磁気材料層が結合した多数の層が用いられている。一実 施例においては、磁石の対向する層は反対極性に配向されている。 図７は、一組の永久磁石がフレーム１４の一部として含まれる、上記した本発 明の実施例により構成されたダイアフラム２０を有する変換器を示す。図７の構 造は従来の変換器において見い出される２組の向かい合う磁石のうちの一組をさ らに削除している。図７の構造はしたがってフレーム要素の小型化を可能にする 。図７の実施例において、フレーム１４ａは永久磁石３０を含んで示されている 。永久磁石１３０がフレーム１４の片側半分の上に含まれていると、磁石３０は ダイアフラム２０に向けて同一の極性（北又は南）を有するように配置される。 好ましくは、磁石３０の間の中心間の間隔は均一で、ダイアフラム２０に含まれ るような一組の磁石（図７には図示せず）の中心間の間隔に等しい。磁石３０は ダイアフラム内の向かい合う磁石からオフセットされているので、各磁石３０の 中心線は２つの向かい合う磁石の間の間隔の中心に対応する。この構造により２ 組の磁石の間の磁束の線に対するリニアなパターンが得られる。他の間隔を用い ることもできる。 磁石３０は、フレーム要素の接合前のフレーム１４ａに組み込まれる固定永久 磁石を備えることができる。磁石３０は、ファイバグラス、エポキシ樹脂を用い たプラスチック、又は接着又は取り付けに適切な他の任意の手段のように、非鉄 材料でできた裏材に接着させることができる。好ましくは裏材又は他の取り付け 手段は非鉄材料でできているので磁界の線形性に与える悪影響を最小化する。２ つの隣接する磁石の磁界の不要な結合を最小化することが必要であれば、フレー ム１４の残りの構造にもやはり、非鉄材料を用いることができる。支持体のため に使用される非鉄材料は、磁石３０を支 持するための充分な構造的完全性を有する任意の非鉄材料を用いることができる 。例えば、ファイバグラス及びプラスティックである。オプションとして、鉄材 料を用いることもできる。 磁石の支持体の他の形態を使用することができる。例えば、図８に示されるよ うに、磁性材料は、矩形チューブのプラスティック突出体である包囲体３５内に 包囲することができる。磁性材料を包囲するか部分的に包囲するために、非鉄材 料の他の包囲体又は部分的包囲体を用いることができる。その包囲体、又は部分 的包囲体は色符号化されて、変換器の周波数範囲を示すか又は他の情報の目的の ために使用できる。オプションとして、磁石３０は、例えば、非磁性アルニコ（ アルミニューム、ニッケル及びコバルト）合金材料を突出した矩形チューブの支 持体に注ぐことにより、フレーム１４ａと一体的に形成してもよく、又はフレー ム１４ａは金属粉のマトリックスで形成してもよい。オプションとして、磁性材 料はフレーム上に塗るかスプレーしてもよい。 磁性アセンブリの全ての部品を組み立てた後に、全体のアセンブリは容量バン クの放電により付勢された電磁石又はソレノイド内に配置される。ソレノイド１ ３６の駆動により、フレーム内の磁性材料を磁化する電磁的パルスが生成される 。図９を参照のこと。 図１０Ａは、磁性材料が支持フレーム構造それ自体に単独で一体化されている 、本発明により構成された変換器の他の実施例を示す。図１０Ａにおいて、フレ ーム８００は前述したように磁性材料のマトリックスで形成されている。フレー ムの片側半分上の磁性材料は第１の極性に荷電されており、フレームの第２の半 分上の磁性材料は第２の極性に荷電されている。フレームの荷電は、前述したよ うにソレノイドと容量バンクの使用により行われる。この結果として得られるフ レームは、フレームの片側半分により生成された第１ の磁界と、フレームの第２の半分により生成された反対の磁界とを有する。図１ ０Ａにおいて、これら２つの半分体は上と下に示されている。フレームの任意の ２分割又は他の分割が可能である。例えば、フレームは２つの垂直の半分に分割 しても又は対角線的に分割してもよい。オプションとして、フレームのコーナー 領域のみを磁化してもよい。 図１０Ｂは支持要素に一体化した磁気誘導(magnetic influence)のさらに他の 構成の端面図を示す。図１０Ｂの構造はスチロフォーム(styrofoam)、プラステ ィック又は他の材料ブロック８０２を含む。又、ブロック８０２内に含まれ及び ／又は確保されているのは、永久磁石８０４である。ブロック８０２の上には、 前述のようなキャプトン、マイラ又は他の材料で形成されるダイアフラム８０６ が横たわっている。ボイスコイルは、図１０Ｂでは見えないが、やはり前述した ようにダイアフラム上に形成されている。オプションとして、ボイスコイルはブ ロック８０２上に直接加えてもよい。この構成においては、ブロック８０２は単 一の統合されたコンポーネントとして、ダイアフラムと磁気誘導体の両方となる 。 さらに、フレームと一体化した磁界の形成は、通常は大きな永久磁石を支持す るために要求される変換器のフレームの嵩、複雑性及び価格を減少させる。この 技術を取り込んだスピーカ、アンテナ及びマイクロフォンは、したがって、より 容易に小型化でき、所与の重量に対してより効率的となろう。磁石をフレームと 一体的に形成することは又、通常の行程における起電力の場でダイアフラムが最 適位置から外れそうになる傾向を減少させる。この装置はこうして、真のプッシ ュプル、バイポーラ放射装置である。変換器の応答はそれにより従来の装置に対 して改善される。 上記した実施例は磁石を用いて電磁界を生成したが、２つの荷電 プレートの間に見いだされる場のような静電界も又用いることができる。図１０ Ｃに示されるような本発明の一実施例においては、例えば、フレーム８０７の上 半分は荷電されて容量の正のプレートとして作用し、フレーム８０７の下半分は 容量の負のプレートとして作用する。ダイアフラムは２つのプレートの間の絶縁 物として作用する。従来の設計のステータとダイアフラムとの間に見られるギャ ップがもはや存在しないので、スピーカの絶縁破壊及びアーキングはなくなる。 本発明のスピーカはこうして従来の設計よりも長い耐用寿命を持つ。 図１０Ｄはスチロフォームブロックを用いる静電スピーカの構成を示す。図１ ０Ｄは、スチロフォーム、プラスチック、又は他の材料のブロック８１０が第１ の極性に荷電されている静電変換器の側面を示す。ボイスコイルは絶縁材料（図 示せず）の層の上に配置される。コイル８１２がその上にプリントされたダイア フラムは絶縁層として作用する。オプションとして、コイル８１２はブロック８ １０に直接加えられる。この場合、フレーム、又はブロック８１０は、単一の統 合コンポーネントとして、ダイアフラムと起電力誘導の両方となる。電流がコイ ル８１２を流れると、ダイアフラムが静電場と相互作用をして、音声を生成する 。図１０Ｄの構造は又通常の静電スピーカにおいて見られるアーキングの問題を 解消する。 図１１から図１８Ｂは、前述した実施例の何れかについてなすことが可能な変 形を示す。図１１は、２つ以上のプレーナ形電磁変換器を結合して、より高い出 力の取り扱い、より音響的なエネルギーの生成、又はよりよい周波数応答を提供 する事が可能なシステムを、如何にして形成するかを示す。各変換器８２０はフ レーム８２４に取り付けられている。変換器８２０は上述した技術の一つ又は上 述した技術の任意の組み合わせによって構成できる。このシステム の個々の変換器は、直列回路としてシステムのインピーダンスを変換器のインピ ーダンスの和に等しくするか、並列回路としてシステムのインピーダンスを個々 の変換器のインピーダンスに等しくするか、直列−並列回路としてこれら２つの 値の間のあるインピーダンスにするか、のいずれかで接続できる。スイッチのよ うな構成手段を使用して異なる直列−並列構成を選択し、ユーザが変換器のイン ピーダンスを変更して信号源に整合させることを可能にすることができる。 図１１又、本発明の変換器を、如何にして直接ユーザの制御下におくか及び／ 又はソフトウエア又はマイクロプロセッサ８２５ａ−ｆを用いて個々に制御する かを示す。例えば、プロセッサ８２５ａに接続された変換器はアンテナとして機 能するように制御される。そのアンテナは、残りの変換器８２０ｂ−ｆ又はプロ セッサ８２５ａに接続されている変換器により再生されるべき放送及びラジオ信 号を受信するか、受信変換器が接続されている装置の動作を制御するために用い られる放送コマンド又は通信信号を受信する。変換器８２０ａの異なるコイル領 域は同調されて異なる周波数に対して独立に操作される。変換器８２０ｂ−ｆは 異なる周波数範囲で動作するように、又は関連する制御装置により方向付けられ 異なるチャネル又はソース信号を再生するように制御される。一つの与えられた 変換器は又、マイクロフォンとして機能するように制御されてもよい。こうして 、本発明の変換器は、統合ユニットとして任意のタイプの信号を受信し再生する ことができるアレイとして含ませることができる。この特徴により、本発明の変 換器は無線通信として及びロボット工学の応用において特に好適である。 個々に且つアクティブに制御されることに加えて、図１１の個々の変換器８２ ０は、ダイアフラムのための異なる材料を用いること により、又はダイアフラム要素ボイスコイルと磁石との間の距離を変化させるこ とにより、異なる周波数応答を有するように構成できる。導電層と磁石との間の 絶縁層の厚さを変更することにより、磁石に対する距離を変化させることができ る。これに替えて、フレームが永久磁石をも含んでいると、フレームからダイア フラムまでの距離は変化する。通常のスピーカシステムに広く採用されているク ロスオーバ・ネットワークのような、周波数選択ネットワークは、入力信号から 適当な変換器までの適切な周波数範囲を送る為に用いることができる。周波数選 択ネットワークを用いる多数の変換器を接続するための技術は当業者に周知であ る。特定の周波数範囲の変換器を同定するのを援助するために、それらのダイア フラムは色符号化された材料で構成でき、且つ、磁石アセンブリは同様に色符号 化されている。 図１２及び図１２Ｂは変換器のさらに他の実施例の端面図を示す。図１２Ａの 実施例において、ダイアフラム１０２０は材料１０３０の磁性ポールの回りを包 んでいる。ダイアフラム１０２０はベース層の上に導電層を備えて、磁石、２つ の絶縁層の間に挟まれた導電層、と接触しないようになっており、又は前述した ように磁化された導電層又は磁化層を含んでいる。多数のダイアフラムも又使用 できる。 オプションとして、図１２Ｂに示すように、一連の個々のダイアフラム１０２ ０ａ−１０２０ｆが各ポール磁石１０３０に確保されている。個々のダイアフラ ム１０２０ａ−１０２０ｆは、前述した技術によって異なる周波数応答範囲を持 つように構成されている。図１２Ｂは単一のダイアフラム層で示されている。し かしながら、所望であれば、任意の１つ以上のダイアフラム１０２０ａ−１０２ ０ｆがマルチ層として構成できる。 本発明の一実施例においては、ポール間の間隔はおよそ２インチである。効率 、周波数応答における変化を得るために、又全体の寸法についての要求を満たす 為に、他の寸法が可能である。ポールとダイアフラムの間の角度αは必要に応じ て選ばれる。より小さい角度はより大きい表面積の振動要素を所与の体積内に配 置する事を可能にする。 図１３は図１２Ａの技術により構成された変換器の斜視図である。図１３はフ レーム１０５０により支持された磁石１０３０とダイアフラム１０２０とを示し ている。フレーム１０５０は磁石及びダイアフラムのアセンブリを支持するのに 充分な強さの、簡単な非鉄、非磁性材料で構成される。オプションとして、フレ ーム１０５０及び磁石１０３０は単一のユニタリ構造である。磁石１０３０は、 前述のように、磁石１０３０に対応する位置で磁性粉をフレーム１０５０に鋳込 むことにより形成される。これに替えて、フレーム１０５０は、やはり前述した ように、金属粉マトリックスで構成して次いで所望の極性に荷電することができ る。フレーム１０５０は又磁気的性質がないようにできる。フレーム１０５０が 磁石なしで構成される場合、起電力は図２Ａ、図５、及び図６Ａ−６Ｂにおいて 教示したように構成された磁化されたダイアフラムを用いることにより提供され る。 図１３の実施例において、ダイアフラム１０２０は２つのエッジでのみ固定さ れてダイアフラム張力を与えている。オプションとして、ダイアフラム１０２０ はフレームの４のエッジの全てに沿ってフレーム１０５０に固定されて、プレー ナ型を形成してもよい。図１３の変換器は前述した実施例の利益を含む。さらに 、図１３の変換器は又、ダイアフラム要素が特定の方向に音声を放射するように ダイアフラム要素を配置することができる。例えば、領域１０８０ を焦点化して所望の方向に音声を放射し、特定の設定のユニークな周波数応答を 利用、及び／又は様々な周波数をキャンセルすることができる。この方法で、領 域１０８０はコーンピーカの多くの方向性の利益を有する。 さらに、フレーム１０５０が磁石１０３０を含む場合、変換器１０１０は、各 々が磁石ドライバ１０３０と領域１０８０のような関連する「コーン」又はダイ アフラム要素とを有する一連のコーンと考えられる。しかしながら、本発明のコ ーン様構造は従来のコーンと異なり、プッシュプル装置の利点を持って動作する 。図１４Ａは図１３のコーン領域の例の拡大図を示す。 オプションとして、図２Ａ、図５、図６Ａ及び図６Ｂのダイアフラムはコーン スピーカとして機能するような形状にすることができる。図１４Ｂ及び図１４Ｃ のスピーカはプレーナ放射コーンの形状をしている。伝統的なコーンスピーカは エレクトロモータ・ピストン・タイプ装置として機能する。それらが変位の最大 点まで駆動されると、ピストン・ドライブのコイル要素は磁石から最も離れるよ うに押される。それらが元の位置に急速に戻ると、通常は電圧の形の不要な歪み が生成され、信号プロセッサ又はアンプに戻される。図１４Ｂの構成は図１４Ａ の別の磁石ドライバを省略している。こうして、本発明の実施例のコーンは、方 向特性を有するが伝統的なコーン要素のフィードバックの問題のない、真のプッ シュプルドライブである。図１４Ｃは図１４Ｂのコーンの側面図である。オプシ ョンとして、コーンは、伝統的なコーンスピーカにおけるように、凸形に形成し てもよい。図１４Ｄは本発明の実施例による凸形コーンの変換器の側面図である 。起電力は、前述したようなダイアフラム１０９０と一体化して形成された磁化 層によって提供される。オプションとして、フレーム１０９２は磁化された材料 で構成して起 電力を提供するようにしてもよい。 本発明により様々で複雑な形状にすることができるということは、変換器の要 素を通常ではない形状寸法の位置に及び従来の変換器及びスピーカでは単純には 配置できない位置に配置できるようにするだけでなく、所望の周波数を強調し又 はキャンセルするように変換器の形状を定めることもできる。図１５Ａ−１５Ｃ は本発明の自由形状の変換器の利点を示している。図１５Ａは不規則な形状で構 成され、フレーム１０９２内に保持されている変換器を示している。図１５Ａの 不規則形状は、例えば、変換器を閉空間内又は標準的ではない形状寸法の位置に 適合させる事を可能にする。図１５Ａの変換器は又、異なるコイル領域１０９６ 、１０９７、及び１０９８を含んでもよい。領域１０９６、１０９７、及び１０ ９８は、例えば、異なる周波数応答の領域である。 図１５Ｂは変換器がプレーナ装置として構成されている場合の図１５Ａの側面 図である。オプションとして、図１５Ａの変換器は図１５Ｃに示されているよう に様々な凸及び凹領域を持つように構成してもよい。これらの凸及び凹領域によ り、変換器はある周波数を強調し、ある周波数をキャンセルし、及び／又は所望 の方向に音声を向けることが可能になる。この特徴は、所定の設定の特定の音響 特性を補償する場合に、又は変換器がそのように調整された応答が望まれる特定 の応用のために用いられる場合に、有用である。図１５Ｃの変換器は真空成形、 モールド、又は所望の凸又は凹領域に突出させることができる。 図１６、図１７Ａ及び図１７Ｂは本発明の形状寸法が可変な変換器の利点をさ らに示している。図１６は自動車のサンバイザの形状の変換器１０９９を示して いる。本発明の形状寸法が可変な変換器は、一般の屋内、自動車及び他の消費者 のコンポーネントに一体化 して目立たないように配置することができる。例えば、本発明の変換器は、自動 車、アームチェアの頭、マネキンまたはロボットの一部、又は航空機内のトレイ テーブルと一体化して形成される。 図１７Ａ及び図１７Ｂは、本発明の形状寸法が可変な変換器が如何にして、今 日のモダンな電子コンポーネントの限定されたキャビネット空間に一体的に収容 されるかを示している。形状寸法が可変な変換器２０００は、上記したように、 変換器を任意の注文形状に適合するようにすることができ、出力特性のカスタマ イゼーションを可能にする。変換器２０００は又、様々なレイアウトで多数のコ イル２００２、２００４、及び２００６を含んで、やはり上記したようにツイー タ、ウーファ、及び中間範囲の能力を提供する。配置を容易にするために、コイ ル及び／又は変換器の領域は色符号化されて様々なスピーカ領域を同定する。 図１７Ａの変換器２０００に一体化されているのは、第２フレーム２０２０に より取り囲まれているカットアウト領域２０１０である。カットアウト領域２０ １０は変換器２０００が普通でない形状のまわりに配置されることを可能にし、 又は変換器自体の中又はその周りの増幅器のような電子回路を配置することを可 能にする。図１７Ｂは図１７Ａの変換器の側断面図である。図１７Ｂにおいて、 電子的コンポーネント２０２５は変換器と一体化されて形成されていることがわ かる。コンポーネント２０２５は、例えば、オーディオ増幅器、無線通信装置、 マイクロプロセッサ、又はディジタル回路である。 図１８Ａ及び図１８Ｂは本発明の形状寸法が可変な変換器が、如何にして音声 が全方向に放射される理想的なバイポーラ放射器の構成を可能にするか、そして 如何にして音声の真のポイントソースであるかを示す。図１８Ａの実施例におい ては、荷電スチロフォーム 、プラスチック又は他の材料で形成された球状振動要素２０５０はその上にボイ スコイル２０５２を含んでいる。振動要素２０５０及びボイスコイルは上記した 技術の任意のものにより構成できる。球は中空又は個体でよく、オプションとし て音声口又は出口を含んでもよい。図１８Ａの実施例においては、球状装置は静 電スピーカとして作用する。球状の形状のために、図１８Ａの装置は全方向に等 しく音声を放射し、理論的には理想的な双方向放射を形成している。球の側面上 で生成された音声は、必要に応じて、出力され、キャンセルされ、又は吸収され る。 図１８Ｂは、真のポイント・ソース装置としてのバイポーラ放射器の他の構成 を示す。図１８Ｂの装置はやはり、上記したように、プラスチック、スチロフォ ーム、又は他の材料で形成された球状又は長球状の振動要素２０６０を含んでい る。その振動要素はその上にボイスコイルを含んでいる。その球はやはり、必要 であれば音声ホールを有している。球の軸の上に配置されているのは、永久磁石 ２０６４である。永久磁石２０６４は円筒として示されているが、オプションと して他の形状でもよい。例えば、磁石２０６４は、吊り下げられた又は外側の球 の中心内の、長球又は他の形状でもよい。動作において、ボイスコイルを流れる 電流は磁石２０６４の磁界と相互作用をして、振動要素２０６０の運動を生じさ せて全方向に放射され音声を生成する。図１８Ａの実施例において、球の内側上 の音声は、必要に応じて、出力され、キャンセルされ、又は吸収される。 図１１から図１８はこうして、本発明の形状寸法が可変な変換器が、如何にし て変換器のマルチ・ファンクション・アレイの形成を可能にするかを示している 。これらの図は又、本発明の変換器が如何にして曲面及び／又は複雑な個体とし て形成することができるか を示している。本発明の可変な形状寸法と多目的変換のための能力とは、様々な 応用におけるその使用を可能にし、且つ複雑な形状の既存の装置、即ち、マネキ ン及びロボット、の一体的なコンポーネントとしての使用を可能にする。 図１９は本発明の教示による変換器を構成するために有用な方法のフローチャ ートである。図１９のプロセスにおいて、入力材料はステップ２２１０でまず検 査される。もしコイルが直接フレームに適用されず、別のダイアフラム材料が使 用される場合、そのダイアフラムはステップ２２１２で関連する層上のボイスコ イルのエッチングを含んで構成される。そうでない場合は、コイルは直接フレー ム上に形成される。もしフレーム材料が磁石を含むようにするか変換器の電磁回 路又は静電回路の一部を形成するようにする場合、ステップ２２１４でフレーム 要素は例えば、焼結金属粉又は消磁材料でロードする。ステップ２２１６及び２ ２１８において、ダイアフラムは所望の張力にストレッチされ、フレーム構造内 又は中に配置される。もし必要であればステップ２２２２で信号バスバーを取り 付ける前に、導電層の連続性の試験がステップ２２２０で行われる。フレームア ッセンブリ、及び又は磁石は次いでステップ２２２５にて前述した技術により磁 化される。ステップ２２２８におけるオーディオ及び電子的試験の前に、インピ ーダンススイッチ又は制御回路が次いでステップ２２２８で取り付けられる。完 成した装置は次いで倉庫に入れられるか船積みされる。 上記の配置は本発明の原理の応用を構成する多数の変形した他の配置の単なる 例示に過ぎない事が理解されるべきである。そのような他のものは、本発明の範 囲の精神から逸脱することなく当業者が容易に案出できる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９５年９月２９日 【補正内容】 請求の範囲 １．電気的絶縁材料の第１の層と、 前記電気的絶縁材料の第１の層に取りつけられ、導体パターンと永久磁化 材料との両方を一体化した導電層と、 を備える、電気音響用変換器のための可撓性ダイアフラム。 ２．電気的絶縁材料の第２の層を備え、前記導電層は前記第１の層と前記第２ の絶縁層の間に配置されている、請求の範囲第１項記載のダイアフラム。 ３．前記第１の層はキャプトン及びマイラのうちの一つで形成されている請求 の範囲第１項記載のダイアフラム。 ４．複数の前記絶縁層と複数の前記導電層を備えてマルチ層ダイアフラムを形 成している、請求の範囲第１項記載のダイアフラム。 ５．電気的絶縁材料の前記第２の層は非導通熱可塑性樹脂である、請求の範囲 第２項記載のダイアフラム。 ６．前記ダイアフラムは曲線断面を有する、請求の範囲第１項記載のダイアフ ラム。 ７．（ａ）電気的絶縁材料の第１の層と、 （ｂ）電気的絶縁材料の第２の層と、 （ｃ）導体パターンを有し前記第１絶縁層と前記第２絶縁層の間に配置さ れた導電層と、 （ｄ）電気的絶縁材料の第３の層と、 （ｅ）前記第２及び第３の絶縁層の間に配置された永久に磁化された材料 の層と、 を備える電気音響用変換器のための可撓性ダイアフラム。 ８．前記導体パターンは導電性インクで形成されている、請求の範囲第７項記 載のダイアフラム。 ９．前記第１及び第２の絶縁層はキャプトン及びマイラのうちの 一つで形成されている請求の範囲第７項記載のダイアフラム。 １０．複数の前記第１の絶縁層と、 複数の前記導電層と、 マルチ層ダイアフラムを形成する複数の前記永久磁化材料層と、 を備える、請求の範囲第７項記載のダイアフラム。 １１．前記ダイアフラムは曲線断面を有する、請求の範囲第７項記載のダイア フラム。 １２．可撓性ダイアフラムと、 前記ダイアフラムを支持し、第１の極性に永久に荷電された第１の部分を有す るフレームと、 を備える電気音響用変換器。 １３．前記フレームはさらに第２の極性に永久に荷電された第２の部分を備え る、請求の範囲第１２項記載の変換器。 １４．前記ダイアフラムは、 （ａ）電気的絶縁材料の第１の層と、 （ｂ）前記電気的絶縁材料の第１の層に取りつけられ、導体パターンと永 久磁化材料との両方を一体化した導電層と、 をさらに備える、請求の範囲第１２項記載の変換器。 １５．前記ダイアフラムは、 （ａ）電気的絶縁材料の第１の層と、 （ｂ）電気的絶縁材料の第２の層と、 （ｃ）導体パターンを有し前記第１絶縁層と前記第２絶縁層の間に配置さ れた導電層と、 をさらに備える、請求の範囲第１２項記載の変換器。 １６．（ａ）互いにある距離だけ離れた一連の永久磁石と、 （ｂ）前記一連の永久磁石の間をへび状に織り込まれた可撓性ダイアフ ラムと、 を備える電気音響用変換器。 １７．前記磁石及び前記ダイアフラムを支持するフレームをさらに備える、請 求の範囲第１６項記載の変換器。 １８．前記磁石は前記フレームに一体的に形成されている、請求の範囲第１７ 項記載の変換器。 １９．前記フレームと前記磁石は磁気粉又は焼結金属マトリックスの一つで形 成されている、請求の範囲第１８項記載の変換器。 ２０．前記ダイアフラムは複数の個別のダイアフラムを備え、前記個別のダイ アフラムの各々は２つの隣接磁石の組みの間の距離にわたっている、請求の範囲 第１６項記載の変換器。 ２１．前記複数の個々のダイアフラムは異なる周波数応答範囲を持つように構 成されている、請求の範囲第２０項記載の変換器。 ２２．可撓性ダイアフラムを備え、該ダイアフラムは、 （ａ）電気的絶縁材料の第１絶縁層と、 （ｂ）前記電気的絶縁材料の第１絶縁層に取り付けられ、 導体パターンと永久磁化材料の両方を一体化した導電層と、 前記ダイアフラムを支持するフレ─ムと、 を有する電気的音響用変換器。 ２３．前記フレ─ムは第１の磁気的極性に荷電された第１の部分を有する、請 求の範囲第２２項記載の変換器。 ２４．前記フレ─ムは非鉄である、請求の範囲第２２項記載の変換器。 ２５．アレイ状に配置された可撓性の複数のダイアフラムを備え、前記ダイア フラムの各々はユニークな周波数応答のものであり、 （ａ）電気的絶縁材料の第１絶縁層と、 （ｂ）前記電気的絶縁材料の第１絶縁層に取り付けられ、導体パターン と永久磁化材料の両方を一体化した導電層と、 前記複数のダイアフラムを支持するフレ─ムと、 を有する電気的音響用変換器。 ２６．前記ダイアフラムはさらに複数の前記絶縁層及び複数の前記導電層を含 んでマルチ層のダイアフラムを形成している、請求の範囲第２５項記載の変換器 。 ２７．さらに、前記ダイアフラムに結合され変換器の動作を制御する制御装置 を備えている、請求の範囲第２５項記載の変換器。 ２８．前記複数のダイアフラムの各々は制御装置に接続されている、請求の範 囲第２５項記載の変換器。 ２９．（ａ）電気的絶縁材料の第１絶縁層と、 （ｂ）電気的絶縁材料の第２絶縁層と、 （ｃ）導体パターンを有し前記第１絶縁層と前記第２絶縁層の間に配置 された導電層と、 （ｄ）電気的絶縁材料の第３絶縁層と、 （ｅ）前記第２及び第３の絶縁層の間に配置された永久磁化材料層と、 前記ダイアフラムを支持するフレ─ムと、 を有する可撓性ダイアフラムを備える、電気的音響用変換器。 ３０．前記フレ─ムは第１の磁気極性に荷電された第１の部分を有する、請求 の範囲第２９項記載の変換器。 ３１．前記ダイアフラムは少なくとも１つの凸又は凹領域を含む、請求の範囲 第２９項記載の変換器。 ３２．アレイ状に配列された複数の可撓性ダイアフラムを備え、前記ダイアフ ラムの各々はユニークな周波数応答のものであり、 （ａ）電気的絶縁材料の第１絶縁層と、 （ｂ）電気的絶縁材料の第２絶縁層と、 （ｃ）導体パターンを有し前記第１絶縁層と前記第２絶縁 層の間に配置された導電層と、 （ｄ）電気的絶縁材料の第３絶縁層と、 （ｅ）前記第２及び第３の絶縁層の間に配置された永久磁化材料層と、 前記複数のダイアフラムを支持するフレ─ムと、 を有する電気的音響用変換器。 ３３．前記ダイアフラムはさらに複数の前記絶縁層と、前記導電層と、前記永 久磁化材料層とを含んでマルチ層ダイアフラムを形成している、請求の範囲第３ ２項記載の変換器。 ３４．さらに、前記ダイアフラムに結合され変換器の動作を制御する制御装置 を備えている、請求の範囲第３２項記載の変換器。 ３５．アレイ状に配列された複数の可撓性ダイアフラムを備え、前記ダイアフ ラムの各々はユニークな周波数応答のものであり、制御装置に接続されており、 （ａ）電気的絶縁材料の第１絶縁層と、 （ｂ）電気的絶縁材料の第２絶縁層と、 （ｃ）導体パターンを有し前記第１絶縁層と前記第２絶縁層の間に配置 された導電層と、 （ｄ）電気的絶縁材料の第３絶縁層と、 （ｅ）前記第２及び第３の絶縁層の間に配置された永久磁化材料層と、 前記複数のダイアフラムを支持するフレームと、 を有する電気的音響用変換器。 ３６．導体金属の導電パターンと永久磁化材料のパターンとの両方を電気的絶 縁材料の層上に形成する、という工程を備える、電気的音響用変換器のための可 撓性ダイアフラムの構成方法。 ３７．（ａ）電気的絶縁材料の第１絶縁層を形成し、 （ｂ）電気的絶縁材料の第２絶縁層を形成し、 （ｃ）前記第１絶縁層と前記第２絶縁層との間の導体パターンを有する 導電層を形成し、 （ｄ）電気的絶縁材料の第３絶縁層を形成し、 （ｅ）前記第２及び第３絶縁層の間に永久磁化材料層を形成する、 という工程を備える、電気的音響用変換器のためのダイアフラムの構成方法。 ３８．フレーム内にダイアフラムを配置し、 前記フレームの第１の部分を第１磁気極性に永久的に荷電し、 前記フレームの第２の部分を第２磁気極性に永久的に荷電する、 という工程を備える、変換器の構成方法。 ３９．（ａ）電気的絶縁材料の第１絶縁層を形成し、 電気的絶縁材料の第２絶縁層を形成し、 前記第１絶縁層と前記第２絶縁層との間の導体パターンを有する 導電層を形成し、 電気的絶縁材料の第３絶縁層を形成し、そして 前記第２及び第３絶縁層間に永久磁性材料層を形成することによ り、 可撓性ダイアフラムを形成し、 （ｂ）前記ダイアフラムをフレ─ム内に配置し、そして （ｃ）前記フレ─ムの少なくとも第１の部分を第１の磁気極性に荷電す る、 という工程を備える、電気的音響用変換器の構成方法。 ４０．（ａ）導体金属の電気的導体パターンと永久磁化材料のパ ターンの両方を電気的絶縁材料層上に形成することにより可撓性ダイアフラムを 形成し、 （ｂ）前記ダイアフラムをフレ─ム内に配置し、そして （ｃ）前記フレ─ムの少なくとも第１の部分を第１の磁気極性に荷電す る、 という工程を備える、電気的音響用変換器の構成方法。 ４１．（ａ）一連の永久磁石を互いにある距離だけ離して配置し、そして （ｂ）前記一連の永久磁石を介してダイアフラムを織り込む、 という工程を備える電気的音響用変換器の構成方法。 ４２．ダイアフラムを織り込む工程は、前記磁石の間に複数の個々のダイアフ ラムを配置し、前記複数のダイアフラムの各々を磁石の隣接する対の間の距離に わたるようにする工程を備える、請求の範囲第４１項記載の変換器の構成方法。 ４３．オーディオ用ラウドスピーカにおいて作用するように適合される、請求 の範囲第１項記載のダイアフラム。 ４４．マイクロフォンにおいて作用するように適合される、請求の範囲第１項 記載のダイアフラム。 ４５．電気的絶縁材料の第１の層と、 前記電気的絶縁材料の第１の層に取りつけられ、導体パターンと永久磁 化材料との両方を一体化した導電層と、 を備える、アンテナのための可撓性ダイアフラム。 ４６．オーディオ用ラウドスピーカとして作用するように適合される、請求の 範囲第２２項記載の変換器。 ４７．マイクロフォンとして作用するように適合される、請求の範囲第２２項 記載の変換器。 ４８．電気的絶縁材料の第１の層と、 前記電気的絶縁材料の第１の層に取りつけられ、導体パターンと永久磁 化材料との両方を一体化した導電層と、 前記ダイアフラムを支持するフレ─ムと、 を有する可撓性ダイアフラムを備えるアンテナ。 ４９．前記導体パターンはコイルの形態である、請求の範囲第２２項記載の変 換器。 ５０．前記導体パターンは複数のコイルを含んでいる、請求の範囲第２２項記 載の変換器。 ５１．電気的絶縁材料の第１の層と、 前記電気的絶縁材料の第１の層に取りつけられ、永久磁化材料と、複数 の信号源に並列に接続されている複数の独立にアドレス可能なコイルを含む導体 パターンとの両方を一体化した導電層と、 前記ダイアフラムを支持するフレ─ムと、 を有する可撓性ダイアフラムを備える電気的音響用変換器。 ５２．複数の信号源はディジタル信号のビットコンポーネントに対応している 、請求の範囲第５０項記載の変換器。 ５３．オーディオラウドスピーカとアンテナの両方として同時に変換するよう に適合されている、請求の範囲第５０項記載の変換器。 ５４．自動車のサンバイザに置ける使用に適合されている請求の範囲第２２項 記載の変換器。 ５５．自動車のサンバイザに置ける使用に適合されている請求の範囲第５３項 記載の変換器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．材料の第１の層と、 前記第１の層上に配置された導通パターン及び磁性材料を有する導電層と を備える、変換器用ダイアフラム。 ２．前記導電層の上の横たわる第２の層をさらに備え、ダイアフラムの外側領 域は前記導電層から自由である、請求の範囲第１項記載のダイアフラム。 ３．前記第１の層はキャプトン及びマイラのうちの一つで形成されている請求 の範囲第１項記載のダイアフラム。 ４．前記第１の層の複数と前記導電層の複数を備えてマルチ層ダイアフラムを 形成している、請求の範囲第１項記載のダイアフラム。 ５．前記ダイアフラムは球状である請求の範囲第１項記載のダイアフラム。 ６．前記ダイアフラムは曲線断面を有する、請求の範囲第１項記載のダイアフ ラム。 ７．（ａ）電気的絶縁材料の第１絶縁層と、 （ｂ）第２絶縁層と、 （ｃ）導体パターンを有し前記第１絶縁層と前記第２絶縁層の間に配置さ れた導電層と、 （ｄ）前記第２絶縁層上に配置された磁性材料層と、 を備える変換器用ダイアフラム。 ８．前記磁性材料層上に横たわる第３の絶縁層をさらに備え、前記ダイアフラ ムの外側領域は前記導電層及び前記磁性材料か自由である、請求の範囲第７項記 載のダイアフラム。 ９．前記第１及び第２の絶縁層はキャプトン及びマイラのうちの一つで形成さ れている請求の範囲第７項記載のダイアフラム。 １０．複数の前記第１の絶縁層と、 複数の前記導電層と、 マルチ層ダイアフラムを形成する複数の磁性材料層と、 を備える、請求の範囲第７項記載のダイアフラム。 １１．前記ダイアフラムは曲線断面を有する、請求の範囲第７項記載のダイア フラム。 １２．その上にボイスコイルを有するダイアフラムと、 前記ダイアフラムを支持し、第１の極性に荷電された第１の部分を有す るフレームと、 を備える変換器。 １３．前記フレームはさらに第２の極性に荷電された第２の部分を備える、請 求の範囲第１２項記載の変換器。 １４．前記変換器は静電変換器である、請求の範囲第１２項記載の変換器。 １５．前記ダイアフラムは、 （ａ）電気的絶縁材料の第１絶縁層と、 （ｂ）前記第１絶縁層上に配置された導体パターン及び磁性材料と、 を備える、請求の範囲第１２項記載の変換器。 １６．前記ダイアフラムは、 （ａ）電気的絶縁材料の第１絶縁層と、 （ｂ）第２絶縁層と、 （ｃ）導体パターンを有し前記第１絶縁層と前記第２絶縁層の間に配置さ れた導電層と、 （ｄ）前記第２絶縁層上に配置された磁性材料層と、 を備える、請求の範囲第１２項記載の変換器。 １７．前記ボイスコイルは前記フレーム上に形成され、前記ダイ アフラムと前記フレームは単一の統合コンポーネントである、請求の範囲第１２ 項記載の変換器。 １８．（ａ）互いにある距離だけ離れた一連の磁石と、 （ｂ）前記一連の磁石の間をへび状に織り込まれたダイアフラムと、 を備える変換器。 １９．前記磁石及び前記ダイアフラムを支持する非鉄フレームをさらに備える 、請求の範囲第１８項記載の変換器。 ２０．前記磁石は前記フレームに一体的に形成されている、請求の範囲第１９ 項記載の変換器。 ２１．前記フレームと前記磁石は磁気粉又は焼結金属マトリックスの一つで形 成されている、請求の範囲第２０項記載の変換器。 ２２．前記ダイアフラムはさらに、複数の個別のダイアフラムを備え、前記個 別のダイアフラムの各々は２つの隣接磁石の組みの間の距離にわたっている、請 求の範囲第１８項記載の変換器。 ２３．前記複数の個々のダイアフラムは異なる周波数応答範囲を持つように構 成されている、請求の範囲第２２項記載の変換器。 ２４．前記ダイアフラムはさらに、 （ａ）電気的絶縁材料の第１絶縁層と、 （ｂ）第２絶縁層と、 （ｃ）導体パターンを有し前記第１絶縁層と前記第２絶縁層の間に配置さ れた導電層と、 （ｄ）前記第２絶縁層上に配置された磁性材料層と、 を備える、請求の範囲第１８項記載の変換器。 ２５．前記ダイアフラムはさらに、 （ａ）電気的絶縁材料の第１絶縁層と、 （ｂ）前記第１絶縁層上に配置された導体パターン及び磁 性材料と、 を備える、請求の範囲第１８項記載の変換器。 ２６．（ａ）電気的絶縁材料の第１の層と、 （ｂ）前記第１の層上に配置された導体パターンと磁性材料を有する導 電層と、 を有するダイアフラムを備える変換器。 ２７．前記フレームはさらに永久磁石を含む、請求の範囲第２６項記載の変換 器。 ２８．前記ダイアフラムはさらに凸又は凹領域の少なくとも一つを含む、請求 の範囲第２６項記載の変換器。 ２９．前記ダイアフラムはさらに複数のダイアフラムを含み、前記ダイアフラ ムの各々はユニークな周波数応答を有している、請求の範囲第２６項記載の変換 器。 ３０．前記ダイアフラムはさらに複数の要素（ａ）及び（ｂ）を含んでマルチ 層のダイアフラムを形成している、請求の範囲第２６項記載の変換器。 ３１．さらに、前記ダイアフラムに結合され変換器の動作を制御する制御装置 を備えている、請求の範囲第２６項記載の変換器。 ３２．さらに、前記ダイアフラムのアレイを備え、前記ダイアフラムの各々は 前記アレイ内の前記ダイアフラムの各々の動作を制御する制御装置に結合してい る、請求の範囲第２６項記載の変換器。 ３３．（ａ）電気的絶縁材料の第１絶縁層と、 （ｂ）第２絶縁層と、 （ｃ）導体パターンを有し前記第１絶縁層と前記第２絶縁層の間に配置 された導電層と、 （ｄ）前記第２絶縁層上に配置された磁性材料層と、 を有するダイアフラムと、 前記ダイアフラムを支持するフレームと、 を備える変換器。 ３４．前記フレームはさらに永久磁石を含む、請求の範囲第３３項記載の変換 器。 ３５．前記ダイアフラムはさらに凸又は凹領域の少なくとも一つを含む、請求 の範囲第３３項記載の変換器。 ３６．前記ダイアフラムはさらに複数のダイアフラムを含み、前記ダイアフラ ムの各々はユニークな周波数応答を有している、請求の範囲第３３項記載の変換 器。 ３７．前記ダイアフラムはさらに複数の要素（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ ）を含んでマルチ層のダイアフラムを形成している、請求の範囲第３３項記載の 変換器。 ３８．さらに、前記ダイアフラムに結合され変換器の動作を制御する制御装置 を備えている、請求の範囲第３３項記載の変換器。 ３９．さらに、前記ダイアフラムのアレイを備え、前記ダイアフラムの各々は 前記アレイ内の前記ダイアフラムの各々の動作を制御する制御装置に結合してい る、請求の範囲第３３項記載の変換器。 ４０．（ａ）導体金属の導電パターンと磁性材料を電気的絶縁材料の層上に形 成する、 という工程を備える、変換器ダイアフラムの構成方法。 ４１．電気的絶縁材料の第１絶縁層を形成し、 第２絶縁層を形成し、 前記第１絶縁層と前記第２絶縁層との間の導体パターンを有する導電層 を形成し、 前記第２絶縁層上に配置された磁性材料層を形成する、 という工程を備える、変換器ダイアフラムの構成方法。 ４２．フレーム内にダイアフラムを配置し、 前記フレームの第１の部分を第１極性に荷電し、 前記フレームの第２の部分を第２極性に荷電する、 という工程を備える、変換器の構成方法。 ４３．（ａ）電気的絶縁材料の第１絶縁層を形成し、 第２絶縁層を形成し、 前記第１絶縁層と前記第２絶縁層との間の導体パターンを有する 導電層を形成、そして 前記絶縁層上に配置された磁性材料層を形成することにより、 ダイアフラムを形成し、 （ｂ）前記ダイアフラムをフレーム内に配置し、そして （ｃ）前記フレームの少なくとも第１の部分を第１極性に荷電する、 という工程を備える、変換器の構成方法。 ４４．（ａ）導体金属の電気的導体パターンと磁性材料とを電気的絶縁材料層 上に形成することによりダイアフラムを形成し、 （ｂ）前記ダイアフラムをフレーム内に配置し、そして （ｃ）前記フレームの少なくとも第１の部分を第１の極性に荷電する、 という工程を備える、変換器の構成方法。 ４５．（ａ）一連の磁石を互いにある距離だけ離して配置し、そして （ｂ）前記一連の磁石を介してダイアフラムを織り込む、 という工程を備える変換器の構成方法。 ４６．ダイアフラムを織り込む工程は、前記磁石の間に複数の個々のダイアフ ラムを配置し、前記複数のダイアフラムの各々を磁石の隣接する対の間の距離に わたるようにする工程を備える、請求の 範囲第４５項記載の変換器の構成方法。 ４７．変換器を球として形成する工程をさらに備える、請求の範囲第４０項記 載の変換器の構成方法。 ４８．変換器を球として形成する工程をさらに備える、請求の範囲第４１項記 載の変換器の構成方法。 ４９．絶縁材料層上に配置された導電層と磁性材料とを有する複雑な表面の形 状のダイアフラムを備える変換器。 ５０．絶縁材料層上に配置された導電層と磁性材料とを有する複雑な固体の形 状のダイアフラムと、 前記複雑な固体の内部に配置された永久磁石と、 を備える変換器。